രൂപകൽപ്പനയിൽ പിസിബി ബോർഡ്, ആവൃത്തിയുടെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വർദ്ധനയോടെ, കുറഞ്ഞ ആവൃത്തിയിലുള്ള പിസിബി ബോർഡിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായ ധാരാളം ഇടപെടലുകൾ ഉണ്ടാകും. മാത്രമല്ല, ആവൃത്തി വർദ്ധിക്കുന്നതും പിസിബി ബോർഡിന്റെ മിനിയൂറൈസേഷനും കുറഞ്ഞ വിലയും തമ്മിലുള്ള വൈരുദ്ധ്യവും, ഈ ഇടപെടലുകൾ കൂടുതൽ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമാകും.

യഥാർത്ഥ ഗവേഷണത്തിൽ, വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്ദം, ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈൻ ഇടപെടൽ, കപ്ലിംഗ്, വൈദ്യുതകാന്തിക ഇടപെടൽ (ഇഎംഐ) ഉൾപ്പെടെ പ്രധാനമായും ഇടപെടലിന്റെ നാല് വശങ്ങളുണ്ടെന്ന് നമുക്ക് നിഗമനം ചെയ്യാം. ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള പിസിബിയുടെ വിവിധ ഇടപെടൽ പ്രശ്നങ്ങൾ വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിലൂടെയും ജോലിയിലെ പരിശീലനവുമായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെയും ഫലപ്രദമായ പരിഹാരങ്ങൾ മുന്നോട്ട് വയ്ക്കുന്നു.

ആദ്യം, വൈദ്യുതി വിതരണ ശബ്ദം

ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി സർക്യൂട്ടിൽ, വൈദ്യുതി വിതരണത്തിന്റെ ശബ്ദം ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി സിഗ്നലിൽ വ്യക്തമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. Therefore, the first requirement of the power supply is low noise. ശുദ്ധമായ നിലകൾ ശുദ്ധമായ വൈദ്യുതി പോലെ തന്നെ പ്രധാനമാണ്. എന്തുകൊണ്ട്? ശക്തി സവിശേഷതകൾ ചിത്രം 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു. വ്യക്തമായും, വൈദ്യുതി വിതരണത്തിന് ഒരു നിശ്ചിത പ്രതിരോധമുണ്ട്, കൂടാതെ മുഴുവൻ വൈദ്യുതി വിതരണത്തിലും പ്രതിരോധം വിതരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, അതിനാൽ, വൈദ്യുതി വിതരണത്തിലേക്ക് ശബ്ദം ചേർക്കും.

Then we should minimize the impedance of the power supply, so it is best to have a dedicated power supply layer and grounding layer. എച്ച്എഫ് സർക്യൂട്ട് ഡിസൈനിൽ, മിക്ക കേസുകളിലും ഒരു ബസ് എന്നതിനേക്കാൾ വൈദ്യുതി വിതരണം ഒരു ലെയറായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നത് വളരെ നല്ലതാണ്, അതിനാൽ ലൂപ്പിന് എല്ലായ്പ്പോഴും കുറഞ്ഞ പ്രതിരോധത്തിന്റെ പാത പിന്തുടരാനാകും.

കൂടാതെ, പിസിബിയിൽ ജനറേറ്റുചെയ്‌തതും സ്വീകരിച്ചതുമായ എല്ലാ സിഗ്നലുകൾക്കും വൈദ്യുതി ബോർഡ് ഒരു സിഗ്നൽ ലൂപ്പ് നൽകണം. ഇത് സിഗ്നൽ ലൂപ്പ് കുറയ്ക്കുകയും അങ്ങനെ ശബ്ദം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് പലപ്പോഴും കുറഞ്ഞ ഫ്രീക്വൻസി സർക്യൂട്ട് ഡിസൈനർമാർ അവഗണിക്കുന്നു.

ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി പിസിബി ഡിസൈൻ ഇടപെടൽ പരിഹാരങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു

ചിത്രം 1: പവർ സവിശേഷതകൾ

പിസിബി ഡിസൈനിൽ വൈദ്യുതി ശബ്ദം ഇല്ലാതാക്കാൻ നിരവധി മാർഗങ്ങളുണ്ട്:

1. Note the through hole on the board: the through hole requires etched openings on the power supply layer to leave space for the through hole to pass through. വൈദ്യുതി വിതരണ പാളി തുറക്കുന്നത് വളരെ വലുതാണെങ്കിൽ, അത് സിഗ്നൽ ലൂപ്പിനെ ബാധിക്കും, സിഗ്നൽ ബൈപാസ് ചെയ്യാൻ നിർബന്ധിതമാകുന്നു, ലൂപ്പ് ഏരിയ വർദ്ധിക്കുന്നു, ശബ്ദം വർദ്ധിക്കുന്നു. At the same time, if several signal lines are clustered near the opening and share the same loop, the common impedance will cause crosstalk. ചിത്രം 2 കാണുക.

ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി പിസിബി ഡിസൈൻ ഇടപെടൽ പരിഹാരങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു

ചിത്രം 2: ബൈപാസ് സിഗ്നൽ ലൂപ്പിന്റെ പൊതുവായ പാത

2. The connection line needs enough ground: each signal needs to have its own proprietary signal loop, and the loop area of the signal and loop is as small as possible, that is to say, the signal and loop should be parallel.

3. വേർതിരിക്കാനുള്ള അനലോഗ്, ഡിജിറ്റൽ വൈദ്യുതി വിതരണം: ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ പൊതുവെ ഡിജിറ്റൽ ശബ്ദത്തോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആണ്, അതിനാൽ, അനലോഗ്, ഡിജിറ്റൽ ഭാഗങ്ങളിലുടനീളം സിഗ്നൽ ഉണ്ടെങ്കിൽ, വൈദ്യുതി വിതരണത്തിന്റെ പ്രവേശന കവാടത്തിൽ രണ്ടും വേർതിരിക്കണം. വാക്കുകൾ, ലൂപ്പ് ഏരിയ കുറയ്ക്കുന്നതിന് ഒരു ലൂപ്പിലുടനീളം സിഗ്നലിൽ സ്ഥാപിക്കാവുന്നതാണ്. സിഗ്നൽ ലൂപ്പിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഡിജിറ്റൽ-അനലോഗ് സ്പാൻ ചിത്രം 3 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു.

ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി പിസിബി ഡിസൈൻ ഇടപെടൽ പരിഹാരങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു

Figure 3: Digital – analog span for signal loop

4. Avoid overlapping of separate power supplies between layers: otherwise circuit noise can easily pass through parasitic capacitive coupling.

5. Isolate sensitive components: such as PLL.

6. Place the power cable: To reduce the signal loop, place the power cable on the edge of the signal line to reduce the noise, as shown in Figure 4.

ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി പിസിബി ഡിസൈൻ ഇടപെടൽ പരിഹാരങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു

ചിത്രം 4: സിഗ്നൽ ലൈനിനരികിൽ പവർ കോർഡ് സ്ഥാപിക്കുക

Two, transmission line

ഒരു പിസിബിയിൽ സാധ്യമായ രണ്ട് ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനുകൾ മാത്രമേയുള്ളൂ:

റിബൺ ലൈനിന്റെയും മൈക്രോവേവ് ലൈനിന്റെയും ഏറ്റവും വലിയ പ്രശ്നം പ്രതിഫലനമാണ്. പ്രതിബിംബം പല പ്രശ്നങ്ങൾക്കും കാരണമാകും. ഉദാഹരണത്തിന്, ലോഡ് സിഗ്നൽ യഥാർത്ഥ സിഗ്നലിന്റെയും എക്കോ സിഗ്നലിന്റെയും സൂപ്പർപോസിഷനായിരിക്കും, ഇത് സിഗ്നൽ വിശകലനത്തിന്റെ ബുദ്ധിമുട്ട് വർദ്ധിപ്പിക്കും. പ്രതിഫലനം റിട്ടേൺ നഷ്ടത്തിന് കാരണമാകുന്നു (റിട്ടേൺ നഷ്ടം), ഇത് സിഗ്നലിനെ അഡിറ്റീവ് ശബ്ദ ഇടപെടൽ പോലെ മോശമായി ബാധിക്കുന്നു:

1. സിഗ്നൽ ഉറവിടത്തിലേക്ക് പ്രതിഫലിക്കുന്ന സിഗ്നൽ സിസ്റ്റത്തിന്റെ ശബ്ദം വർദ്ധിപ്പിക്കും, ഇത് സിഗ്നലിൽ നിന്ന് ശബ്ദത്തെ വേർതിരിച്ചറിയാൻ റിസീവർ കൂടുതൽ ബുദ്ധിമുട്ടാക്കും;

2. Any reflected signal will basically degrade the signal quality and change the shape of the input signal. Generally speaking, the solution is mainly impedance matching (for example, the impedance of the interconnection should very match the impedance of the system), but sometimes the calculation of impedance is more troublesome, you can refer to some transmission line impedance calculation software. The methods of eliminating transmission line interference in PCB design are as follows:

(എ) ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനുകളുടെ പ്രതിരോധം നിർത്തലാക്കുന്നത് ഒഴിവാക്കുക. നിരന്തരമായ പ്രതിരോധത്തിന്റെ പോയിന്റ് ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈൻ മ്യൂട്ടേഷന്റെ പോയിന്റാണ്, നേരായ മൂല, ദ്വാരത്തിലൂടെ, മുതലായവ, കഴിയുന്നിടത്തോളം ഒഴിവാക്കണം. രീതികൾ: വരിയുടെ നേരായ മൂലകൾ ഒഴിവാക്കാൻ, കഴിയുന്നത്ര 45 ° ആംഗിൾ അല്ലെങ്കിൽ ആർക്ക് പോകാൻ, വലിയ ആംഗിളും ആകാം; FIG ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ദ്വാരങ്ങളിലൂടെ ഓരോന്നും ഒരു പ്രതിരോധം നിർത്തലാക്കുന്നതിനാൽ കഴിയുന്നത്ര കുറച്ച് ദ്വാരങ്ങളിലൂടെ ഉപയോഗിക്കുക. 5; Signals from the outer layer avoid passing through the inner layer and vice versa.

ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി പിസിബി ഡിസൈൻ ഇടപെടൽ പരിഹാരങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു

Figure 5: Method for eliminating transmission line interference

(b) Do not use stake lines. കാരണം ഏത് പൈൽ ലൈനും ശബ്ദത്തിന്റെ ഉറവിടമാണ്. പൈൽ ലൈൻ ചെറുതാണെങ്കിൽ, ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനിന്റെ അറ്റത്ത് ബന്ധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും; പൈൽ ലൈൻ ദൈർഘ്യമേറിയതാണെങ്കിൽ, അത് പ്രധാന ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈൻ ഉറവിടമായി എടുക്കുകയും വലിയ പ്രതിഫലനം ഉണ്ടാക്കുകയും ചെയ്യും, ഇത് പ്രശ്നം സങ്കീർണ്ണമാക്കും. ഇത് ഉപയോഗിക്കാതിരിക്കാൻ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു.

മൂന്നാമത്, കപ്ലിംഗ്

1. Common impedance coupling: it is a common coupling channel, that is, the interference source and the interfered device often share some conductors (such as loop power supply, bus, and common grounding), as shown in Figure 6.

ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി പിസിബി ഡിസൈൻ ഇടപെടൽ പരിഹാരങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു

ചിത്രം 6: സാധാരണ ഇംപെഡൻസ് കപ്ലിംഗ്

In this channel, the drop back of the Ic causes a common-mode voltage in the series current loop, affecting the receiver.

2. The field common-mode coupling will cause the radiation source to cause common-mode voltages in the loop formed by the interfered circuit and on the common reference surface.

If the magnetic field is dominant, the value of the common-mode voltage generated in the series ground circuit is Vcm=-(△B/△t)* area (where △B= change in magnetic induction intensity). If it is an electromagnetic field, when its electric field value is known, its induced voltage: Vcm=(L* H *F*E)/48, the formula is suitable for L(m)=150MHz, beyond this limit, the calculation of the maximum induced voltage can be simplified as: Vcm=2* H *E.

3. Differential mode field coupling: refers to the direct radiation by wire pair or circuit board on the lead and its loop induction received. If you get as close to the two wires as possible. ഈ കപ്ലിംഗ് വളരെ കുറഞ്ഞു, അതിനാൽ ഇടപെടൽ കുറയ്ക്കുന്നതിന് രണ്ട് വയറുകളും ഒരുമിച്ച് വളച്ചൊടിക്കാൻ കഴിയും.

4. Inter-line coupling (crosstalk) can cause unwanted coupling between any line or parallel circuit, which will greatly damage the performance of the system. Its type can be divided into capacitive crosstalk and perceptual crosstalk.

The former is because the parasitic capacitance between the lines makes the noise on the noise source coupled to the noise receiving line through current injection. The latter can be thought of as the coupling of signals between the primary stages of an unwanted parasitic transformer. ഇൻഡക്റ്റീവ് ക്രോസ്‌സ്റ്റാക്കിന്റെ വലുപ്പം രണ്ട് ലൂപ്പുകളുടെ സാമീപ്യം, ലൂപ്പ് ഏരിയയുടെ വലുപ്പം, ബാധിച്ച ലോഡിന്റെ പ്രതിരോധം എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

5. പവർ കേബിൾ കപ്ലിംഗ്: വൈദ്യുതകാന്തിക ഇടപെടൽ വഴി എസി അല്ലെങ്കിൽ ഡിസി പവർ കേബിളുകൾ തടസ്സപ്പെടുന്നു

മറ്റ് ഉപകരണങ്ങളിലേക്ക് കൈമാറുക.

There are several ways to eliminate crosstalk in PCB design:

1. രണ്ട് തരം ക്രോസ്സ്റ്റാക്ക് ലോഡ് ഇംപെഡൻസ് വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് വർദ്ധിക്കുന്നു, അതിനാൽ ക്രോസ്റ്റാക്ക് മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഇടപെടലുകളോട് സംവേദനക്ഷമതയുള്ള സിഗ്നൽ ലൈനുകൾ ശരിയായി അവസാനിപ്പിക്കണം.

2. കപ്പാസിറ്റീവ് ക്രോസ്റ്റാക്ക് ഫലപ്രദമായി കുറയ്ക്കുന്നതിന് സിഗ്നൽ ലൈനുകൾ തമ്മിലുള്ള ദൂരം പരമാവധി വർദ്ധിപ്പിക്കുക. ഗ്രൗണ്ട് മാനേജ്മെന്റ്, വയറിംഗ് തമ്മിലുള്ള അകലം (സജീവ സിഗ്നൽ ലൈനുകളും ഒറ്റപ്പെടലിനുള്ള ഗ്രൗണ്ട് ലൈനുകളും, പ്രത്യേകിച്ച് സിഗ്നൽ ലൈനിനും ഗ്രൗണ്ടിനുമിടയിലുള്ള ഇടവേളയിലേക്കുള്ള ജമ്പ് അവസ്ഥയിൽ), ലീഡ് ഇൻഡക്റ്റൻസ് കുറയ്ക്കുക.

3. Capacitive crosstalk can also be effectively reduced by inserting a ground wire between adjacent signal lines, which must be connected to the formation every quarter of a wavelength.

4. വിവേകപൂർണ്ണമായ ക്രോസ്‌സ്റ്റാക്ക്, ലൂപ്പ് ഏരിയ ചെറുതാക്കണം, അനുവദിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ലൂപ്പ് ഇല്ലാതാക്കണം.

5. Avoid signal sharing loops.

6. സിഗ്നൽ സമഗ്രതയിൽ ശ്രദ്ധ ചെലുത്തുക: സിഗ്നൽ സമഗ്രത പരിഹരിക്കുന്നതിന് ഡിസൈനർ വെൽഡിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ അറ്റങ്ങൾ നടപ്പിലാക്കണം. ഈ സമീപനം ഉപയോഗിക്കുന്ന ഡിസൈനർമാർക്ക് സിഗ്നൽ സമഗ്രതയുടെ മികച്ച പ്രകടനം ലഭിക്കുന്നതിന് ഷീൽഡിംഗ് കോപ്പർ ഫോയിൽ മൈക്രോസ്ട്രിപ്പ് ദൈർഘ്യത്തിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കാൻ കഴിയും. For systems with dense connectors in the communication structure, the designer can use a PCB as the terminal.

Four, electromagnetic interference

As the speed increases, EMI becomes more and more serious and presents in many aspects (such as electromagnetic interference at interconnects). High-speed devices are particularly sensitive to this and will receive high-speed spurious signals, while low-speed devices will ignore such spurious signals.

പിസിബി രൂപകൽപ്പനയിലെ വൈദ്യുതകാന്തിക ഇടപെടൽ ഇല്ലാതാക്കാൻ നിരവധി മാർഗങ്ങളുണ്ട്:

1. ലൂപ്പുകൾ കുറയ്ക്കുക: ഓരോ ലൂപ്പും ഒരു ആന്റിനയ്ക്ക് തുല്യമാണ്, അതിനാൽ ഞങ്ങൾ ലൂപ്പുകളുടെ എണ്ണം, ലൂപ്പുകളുടെ വിസ്തീർണ്ണം, ലൂപ്പുകളുടെ ആന്റിന പ്രഭാവം എന്നിവ ചെറുതാക്കേണ്ടതുണ്ട്. Make sure the signal has only one loop path at any two points, avoid artificial loops and use the power layer whenever possible.

2. Filtering: Filtering can be used to reduce EMI on both the power line and the signal line. There are three methods: decoupling capacitor, EMI filter and magnetic element. EMI filter is shown in Figure 7.

ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി പിസിബി ഡിസൈൻ ഇടപെടൽ പരിഹാരങ്ങൾ സംഭവിക്കുന്നു

ചിത്രം 7: ഫിൽട്ടർ തരങ്ങൾ

3. The shielding. പ്രശ്നത്തിന്റെ ദൈർഘ്യവും ധാരാളം ചർച്ചകൾ സംരക്ഷിക്കുന്ന ലേഖനങ്ങളും ഫലമായി, ഇനി പ്രത്യേക ആമുഖം.

4. Reduce the speed of high-frequency devices.

5. പിസിബി ബോർഡിന്റെ ഡീലക്‌ട്രിക് കോൺസ്റ്റന്റ് വർദ്ധിപ്പിക്കുക, ബോർഡിന് സമീപമുള്ള ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈൻ പോലുള്ള ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി ഭാഗങ്ങൾ പുറത്തേക്ക് വികിരണം ചെയ്യുന്നത് തടയാൻ കഴിയും; Increase the thickness of PCB board, minimize the thickness of microstrip line, can prevent electromagnetic line spillover, can also prevent radiation.

At this point, we can conclude that in hf PCB design, we should follow the following principles:

1. Unification and stability of power supply and ground.

2. ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം പരിഗണിക്കുന്ന വയറിംഗും ശരിയായ ടെർമിനേഷനുകളും പ്രതിഫലനങ്ങൾ ഇല്ലാതാക്കും.

3. ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം പരിഗണിക്കുന്ന വയറിംഗും ശരിയായ ടെർമിനേഷനുകളും കപ്പാസിറ്റീവ്, ഇൻഡക്റ്റീവ് ക്രോസ്റ്റാക്ക് കുറയ്ക്കും.

4. EMC ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിന് ശബ്ദ അടിച്ചമർത്തൽ ആവശ്യമാണ്.